JP4507998B2 - 光サブアセンブリおよびこの光サブアセンブリを搭載する光トランシーバ - Google Patents

Description

本発明は、光トランシーバの構造に関し、特に、スリーブを調芯部材とスリーブカバーで覆う構造を備えた光サブアセンブリを有する光トランシーバに関する。

光トランシーバは、筐体により形成される空間に電子回路を搭載する回路基板や、光と電気との間で信号の変換を行う光アセンブリを搭載し、かつ、光信号を伝播する光ファイバの先端に附属する光コネクタを受納する光レセプタクルをこの筐体により形成して構成される。従来の光トランシーバでは、機械的に丈夫な点、あるいは、溶接等を用いることで容易に形成できる点で、光アセンブリは金属製部品でその全体が構成されていた。

しかしながら、この様に全金属製光アセンブリでは、金属製の部品が光レセプタクルにおいてトランシーバ外部に露出していることになるため、光アセンブリが一種のアンテナの役割を果たして、外部から雑音を拾ってしまうこと、あるいは、トランシーバ内の電子回路を発生する雑音を光アセンブリを介してトランシーバ外部に放出してしまうことが問題となっていた。また、通常、樹脂材料で形成されている光コネクタは容易に帯電する。この帯電した光コネクタを光レセプタクルに挿入すると、レセプタクル内に突出している金属製スリーブカバーを介して光コネクタに帯電した静電気が放電するため、瞬時に大電流が流れ、いわゆる光トランシーバ内部のデバイスに対して、いわゆる静電破壊を引き起こしてしまうことがある。

従来の全金属製光アセンブリに代えて、スリーブカバーを樹脂製とした光アセンブリが開発されている。例えば、下記の特許文献１はその様な光アセンブリを開示している。この様な一部を樹脂製にした光アセンブリでは、トランシーバ外部の雑音を拾う作用が弱められ、また、光アセンブリ内部に実装された半導体レーザ（ＬＤ）を駆動するために大きな電流をオン／オフする際に発生する雑音が、トランシーバ外部に漏れ出すことも弱められる。さらに、樹脂製部品は絶縁抵抗が高いので、静電破壊を抑えることも可能である。
特開２００１−０６６４６８号公報

その一方で、かかる一部樹脂製の光アセンブリでは、従来の全金属製光アセンブリで用いられていた溶接による各部品間の固定が不可能となり、接続強度の維持あるいはその強度の劣化を容易に招いてしまう。光アセンブリの各部品の構造に工夫を凝らすことで、強度の劣化を抑制することは可能である。しかしながら、ＹＡＧレーザによる溶接は依然不可能であり、またその結果、接続強度も従来の溶接によるものに比較して劣ってしまう。また、構造を複雑にすることによる部品価格の上昇も招いてしまう。

そこで、本発明の一目的は、一部非金属製の部品を用いた光アセンブリにおいて、各部品間の接続強度を劣化させない構造であって、かつ、部品単価の上昇を招かない構造を有する光アセンブリを提供すること、及び当該光アセンブリを用いた光トランシーバを提供することにある。

本発明は、光サブアセンブリとこの光サブアセンブリを搭載した光トランシーバに係わる。本発明の光サブアセンブリは、半導体レーザ、フォトダイオード等の半導体光素子を搭載する金属製のパッケージとスリーブ組立体を含む。スリーブ組立体は、スリーブと、このスリーブの一端を保持する金属製のブッシュと、このスリーブの一端に保持されたスタブと、このスリーブの他端及びブッシュの一端を保護する樹脂製のスリーブカバーとを少なくとも含んでいる。そして、本発明の光サブアセンブリは、スリーブカバーおよびブッシュの双方の外周面に、それぞれ個別のフランジが設けられており、これら個別のフランジが組み合って一つのフランジを構成している。また、ブッシュは、互いに異なる内径を有する第１の部位と第２の部位を有し、スリーブは、スリーブを該ブッシュの第１の部位に圧入することにより該ブッシュに取り付けられており、スリーブが該ブッシュの第１の部位に圧入される前において、該ブッシュの第１の部位の内径は、スリーブの外径よりも小さく、該ブッシュの第２の部位の内径は、スリーブの外径よりも大きい点に特徴を有する。

スリーブカバーを樹脂製とすることにより、光レセプタクル内に突出したスリーブカバーを介する雑音の混入、放射、光コネクタからの静電気の放電、等の問題を克服できる。一方、スリーブカバーのフランジとブッシュのフランジとを、両者が組み合わされた時に一つのフランジとなる様に構成することにより、光トランシーバに特別な構造を備えることなく、この光サブアセンブリを光トランシーバに搭載することが可能となる。

好ましくは、ブッシュが互いに異なる内径を有する第１および第２の部位を有し、ブッシュとスリーブとが分離している状態では、第１部位の内径がスリーブの外径より僅かに小さく、スリーブをこの第１部位に圧入することによりスリーブがブッシュに取り付けられる。この場合、本発明に係る光サブアセンブリは、スリーブ内であって、ブッシュの第１部位に保持される部分にスタブを備えていてもよい。また、第２部位の内径はスリーブの外径よりも大きく設定されることが好ましい。この様に、スリーブはブッシュの第１部位に圧入されることのみによってブッシュに保持されているため、スリーブ内に挿入された光コネクタおよび光ファイバに付随するウィグル特性を向上することが可能となる。

また、好ましくは、スリーブカバーも互いに異なる内径を有する第１および第２の部位を有し、スリーブカバーとブッシュとが分離している状態では、スリーブカバーの第１部位の内径が、ブッシュの第２部位の外径よりも僅かに小さく、ブッシュの第２部位をスリーブカバーの第１部位に圧入することによりブッシュがスリーブカバーに取り付けられる。かかる形態により、ブッシュの第２部位をスリーブカバーの第１部位に圧入することのみによってスリーブカバーにブッシュを保持することが可能となる。

本発明に係る光サブアセンブリは、ブッシュの第１部位の外周に第１のフランジを有し、スリーブカバーの第１部位をこのブッシュの第１のフランジに当接させることで、光サブアセンブリとして一のフランジを有する形態とすることができる。第１のフランジを厚さｔ^(bush)として、スリーブカバーの第１部位の長さをt^(cover)とすることで、ｔ^(bush)＋t^(cover)の厚さを有する、光サブアセンブリとしては一つのフランジを形成することができる。従って、少なくとも機構面においては、従来の光サブアセンブリに対して付加的な構造を設ける必要がなくなる。

本発明の他の側面は、上の様な光サブアセンブリを搭載する光トランシーバに係わる。この光トランシーバは、上で説明した光サブアセンブリと、この光サブアセンブリを保持するホルダと、これら光サブアセンブリとホルダとを搭載するフレームを含んで構成される。ホルダは、中央部と側部とを有し、中央部は、光サブアセンブリを保持する一対の壁部を有している。

上記一対の壁部には、光アセンブリをその中に保持する切り込みが形成されており、上記一対の壁部の内側面には、この切り込みを囲む様に一対のリブが設けられており、これらリブの間には第１の溝が形成されている。そして、光サブアセンブリの外周に形成された一体化フランジが第１の溝に納まることで、光サブアセンブリはホルダに対して位置決めされる。ホルダの中央部はフレームが構成する光レセプタクルの奥壁を兼ねることもできるので、第１の溝と一体化フランジとにより光サブアセンブリとホルダとの位置関係が決定されるということは、スリーブカバーがレセプタクル内に突き出す長さを自動的に決定することになる。

また、一つのフランジの一部が、第１の溝に収納されており、ホルダの側部には柱部が設けられていてもよい。フレームは、この柱部を受納する第２の溝と、光サブアセンブリの一体化フランジを受納する鞍部を備えることができる。鞍部の内面にも一対のリブ、およびリブに挟まれた第３の溝が形成されている。そして、ホルダの柱部をこの第２の溝にはめ込むことで、鞍部に形成されたリブおよび第３の溝が上記切り込みに形成されたリブおよび第１の溝と協働して、光サブアセンブリの一体化フランジの全周を受納することになり、光サブアセンブリ、ホルダ、フレーム相互の位置関係を自動的に決定することとなる。

この様に、本発明によれば、特別な搭載構造を必要とせずに、光レセプタクル内に突出した絶縁性材料で形成されたスリーブカバーを有する光サブアセンブリ、及びこの光サブアセンブリを搭載する光トランシーバが提供される。

以下、図面を参照しつつ、本発明に係る光アセンブリ及びこの光アセンブリを用いた光トランシーバの構造について説明する。図面、及び説明において、同一部分を表すものは同一の番号を付与して、重複する説明を省略する。

図１は、本発明に係る光アセンブリを用いた光トランシーバの分解図を示す。トランシーバ１は、フレーム１１および上カバー１２から構成されるハウジング１０を有しており、このハウジング１０内に送信光サブアセンブリ（ＴＯＳＡ：Transmitting Optical Sub-Assembly）２１、受信光サブアセンブリ（ＲＯＳＡ：Receiving Optical Sub-Assembly）２２、ホルダ５１、基板１３（図１では省略されている）が搭載されている。ＴＯＳＡ２１、ＲＯＳＡ２２の先端にはともにスリーブカバー３１が取り付けられている。ホルダ５１はＴＯＳＡ２１、ＲＯＳＡ２２をフレーム１１との間に挟んで固定するための部品である。基板上１３には、電子回路が形成されており、ＴＯＳＡ２１、ＲＯＳＡ２２と電気的に接続されている。この電子回路は、その内部に搭載された半導体レーザ等の発光素子を駆動するための信号をＴＯＳＡ２１に供給し、また、ＲＯＳＡ２２で増幅された光信号に対応する電気信号を増幅、処理する。

フレーム１１と金属製上カバー１２は、トランシーバ１の前方側の第１の領域１１ａに二つの光レセプタクル１１ｃを形成している。光レセプタクル１１ｃは、ファイバの先端に付属する光コネクタを受納し、その結果光ファイバとＴＯＳＡ２１、ＲＯＳＡ２２内に搭載した光デバイスとが光結合する。一方、後方側の第２の領域１１ｂには回路基板１３が搭載される（図９以降参照）。回路基板１３の後端には、この光トランシーバ１が搭載される主基板上の電気コネクタと係合する電気コネクタ１３ｃが形成されている。電気コネクタ１３ｃの仕様により、コネクタ１３を主基板上の電気コネクタに係合させた時に、活線挿抜機能を有する光トランシーバが実現される。すなわち、主基板上に搭載されたシステムの電源を遮断することなしに、この光トランシーバ１を主基板上に搭載することが可能となる。フレーム１１は金属製、もしくは金属メッキされた樹脂により構成される。フレーム１１と上カバー１２とにより形成された、回路基板１３を収容する空間は、コネクタ１３ｃ、レセプタクル１１ｃ以外には外界との間で電気的にシールドされている。

フレーム１１の側面には、主基板上に設けられたケージ（不図示）と係合し、このトランシーバをケージ内に固定するための係合機構１１ｄ、１１ｅが形成されている。係合機構はフレーム１１の構成材料である樹脂の有する弾性力を用いたものであり、フレーム１１の側壁から伸びだしたラッチ１１ｄと、ラッチの先端に形成されたフック１１ｅとにより構成される。トランシーバ１をケージ内に挿入し、このフック１１ｅをケージに設けられた溝にはめ込む。係合関係を解除する時は、ラッチ１１ｄをトランシーバ１の内側に押し込むことで、フック１１ｅとケージの溝との係合を解除し、その後、トランシーバをケージから引き抜く。

以下、本発明に係るＴＯＳＡ２１およびホルダ５１について詳細に説明する。説明は主にＴＯＳＡ２１について為されるが、ＲＯＳＡ２２に対しても、同様の機能が備えられている。

図２（ａ）はＴＯＳＡ２１の側面図を、図２（ｂ）は同縦断面図である。ＴＯＳＡ２１はパッケージ２１ａとスリーブ組立体２１ｂ及び調芯部材２１ｃとで構成される。

パッケージ２１ａは鉄（Ｆｅ）、コバール^ＴＭ等の金属製であり、いわゆる同軸型の形状を有する。その内部には、ＴＯＳＡ２１では半導体レーザダイオードが、ＲＯＳＡ２２ではフォトダイオードが搭載されている（図２（ｂ）ではこれらデバイスの詳細を省略している）。また、パッケージ２１ａの後端部からは、基板１３上の電子回路とこのＴＯＳＡ２１を電気的に接続するために、複数のリードピン２１ｄが突き出している。図２（ａ）、図２（ｂ）では示されていないが、パッケージ２１ａの頂部、すなわち、スリーブ組立体２１ｂ側の頂面上には、半導体レーザが出射した光をファイバの先端に集光するため、あるいは、ファイバから出射した光をフォトダイオードの受光面に集光するためのレンズを搭載することができる。

スリーブ組立体２１ｂはパッケージ２１ａの先端に調芯部材２１ｃを介して搭載される。スリーブ組立体２１ｂは、調芯部材２１ｃの側から順に、ブッシュ３３、スタブ３４、スリーブ３２、及びスリーブカバー３１を含む。一方、調芯部材２１ｃは、第１の部材３７及び第２の部材３８を含んで構成されている。図３はスリーブ組立体２１ｂの縦断面を示す。図３ではスリーブカバー３１が省略されている。

スタブ３４はスリーブ３２の根元部、すなわち調芯部材２１ｃ側に保持され、セラミック製、ガラス製あるいは金属製の円柱状の部品である。ジルコニアセラミック等がスタブ３４を構成する典型的な材料である。スタブ３４の中心には、トランシーバ１の外部から挿入される光コネクタに保持されている光ファイバと光結合する結合ファイバ３５が貫通している。 スタブ３４の一方の端面、すなわち光結合端面３４ａはスリーブ組立体２１ｂの光軸Ｘに垂直な面に対して５°〜７°程度の角度で斜めに研磨してある。これは、パッケージ２１ａ内の半導体レーザから出射され、この端面３４ａで反射された光が、光軸と平行に反射されるのを抑制するためである。これにより、反射光が再び半導体光素子に戻るのが抑制され、反射光が雑音光源となることが阻止される。

スタブの他方の端面３４ｂは、結合ファイバ３５とともに緩く凸形状に研磨されている。このスリーブ組立体２１ｂと結合する光コネクタの先端に設けられるフェルールが、スリーブ３２に挿入された際に、フェルールの中心に配置されたファイバとこの結合ファイバ３５とが物理的に接触（ＰＣ：physical contact）することで、その接触面におけるフレネル反射を抑制しつつ、両ファイバの光結合が実現される。フェルール及びこのフェルール内のファイバ端面も凸形状に加工されている。従って、当該接触面での反射光が抑制されるので、パッケージ２１ａ内の半導体レーザに対する雑音光が低減される。

スリーブ３２の外周で調芯部材２１ｃ側では、ブッシュ３３がスリーブ３２とスリーブカバー３１の間の隙間を埋めている。スリーブ３２は、所謂割スリーブが用いられている。割スリーブはその軸方向にスリットを有し、例えばジルコニア等のセラミックで形成される。以下の説明では割スリーブについてのものであるが、本発明による光サブアセンブリに対しては、スリットのない、所謂、精密スリーブも同様に用いることが可能である。

スリーブ３２の調芯部材２１ｃ側の端部はブッシュ３３の端部と一致しており、スリーブ組立体２１ｂをこの組立体の光軸Ｘと垂直な面内で調芯する際に、調芯部材３８の平坦面３８ｆ上でブッシュ３３と一緒にスライドさせられる。スリーブ３２の調芯部材２１ｃ側領域はブッシュ３３により、他方の先端領域側はスリーブカバー３１により保護され、スリーブ３２がトランシーバ１内に露出することはない。

ブッシュ３３は、ステンレス等の金属製であり、スリーブ３２の調芯部材２１ｃ側の部分を保護する筒状部材である。図２（ｂ）示される様に、ブッシュ３３はスリーブ３２の調芯部材２１ｃ側でスタブ３４とスリーブ３２をかしめている。この様に、調芯部材２１ｃ側においてスリーブ３２とスタブ３４とが確実に固定されるので、スリーブ３２に挿入されたフェルールに対してウィグル特性を向上させることができる。ウィグル特性とは、スリーブ３２に挿入されたフェルールに繋がるファイバ、このファイバはトランシーバ１外では任意に懸架されているが、この懸架状態を変えることにより、すなわち、懸架されているファイバを揺らすことにより、フェルールと結合ファイバ３４の光結合状態が変わってしまうことを指す。

ブッシュ３３の端部にはフランジ３３ｂを設けてあり、スリーブ組立体２１ｂを調芯部材２１ｃ上でスライドさせて光軸に垂直な面、ＹＺ面内での調芯を行った後、このフランジ３３ｂを第２の部材３８の平坦面３８ｆに対してＹＡＧ溶接し、両者を固定する。ブッシュ３３の外周には他のフランジ３３ｃも形成されていて、後述のスリーブカバー３１の後端をこのフランジ３３ｃに接触させ、ストッパとすることで、スリーブカバー３２の光軸方向の位置を規定すると同時に、ＴＯＳＡ２１、ＲＯＳＡ２２を固定するホルダ５１と協働して、ＴＯＳＡ２１、ＲＯＳＡ２２のトランシーバ１内での位置を規定することができる。

図４（ａ）はスリーブカバー３１の縦断面図である。スリーブカバー３１は樹脂製の円筒状部品であって、スリーブ３２、ブッシュ３３を保護し、同時に、これら部品を外界から電気的に遮断している。スリーブカバー３１は、それぞれ内孔を有する第１部位３１ａと第２部位３１ｂとを含む。第１部位の外径（ｄ_１ ^(cover)）および内孔３１ｇの径、すなわち内径（ｄ_２ ^(cover)）は、それぞれ第２部位の外径（ｄ_３ ^(cover)）および内径（ｄ_４ ^(cover)）よりも大きく設定されている。さらに、図４（ｂ）に示される様に、ブッシュ３３の外径（ｄ_３ ^(bush)）と、第１部位の内径ｄ_２ ^(cover)とは略等しく設定され、第２部位の内径ｄ_４ ^(cover)はスリーブ３２の外径よりも僅かに大きな径を有している。第２部位の外径ｄ_３ ^(cover)は、このスリーブ３２と係合する光コネクタの規格に準拠して決定される。

第１部位３１ａは、外径ｄ_１ ^(cover)および厚さｔ^(cover)を有するフランジ３１ｆを備えている。フランジ３１ｆの一面３１ｃ、これはスリーブカバー３１の底面に相当する、から先端側の面３１ｄまでの距離が厚さｔ^(cover)にあたる。第２部位３１ｂの内孔の先端部３１ｅは面取り加工されていて、フェルールがスリーブ３２に容易に挿入可能な構造を提供している。

図４（ｂ）はブッシュ３３の断面図である。ブッシュ３３も第１の部位３３ｆと第２の部位３３ｇを有する。第１部位３３ｆの内孔３３ｈの径、すなわち内径ｄ_１ ^(bush)はスリーブ３２の外径にほぼ等しいか僅かに小さい。スリーブ３２は、このスリーブ３２を第１部位３３ｆに圧入することによりブッシュ３３に取り付けられている。また、第２部位３３ｇの内径ｄ_２ ^(bush)はスリーブ３２の外径よりも大きく設定されている。このため、第２部位３３ｇの内面がスリーブ３２に接触することはない。スリーブ３２は第１部位３３ｆのみによって保持される。第２部位３３ｇの外面３３ｉの径ｄ_３ ^(bush)は、スリーブカバー３１の第１部位の内径ｄ_２ ^(cover)と等しいか、僅かに大きく設定されている。この第２部位３３ｇをスリーブカバー３１の第１部位の内孔３１ｇに圧入して、ブッシュ３３をスリーブカバー３１に取り付ける。圧入に際し、ブッシュ３３の外面３３d、およびスリーブカバー３１の第１部位の内面３１ｇには接着剤等を塗布することはない。圧入により、機械的な組み立てのみで両者を接続する。スリーブカバー３１が樹脂製であり、一方、ブッシュ３３が金属製であるのでブッシュ３３の圧入は問題なく行うことができる。

ブッシュ３３の第１部位３３ｆの外周上において第２部位３３ｇとの境界に接する箇所には、厚さｔ^(bush)のフランジ３３ｃが形成されている。フランジ３３ｃは二つの面３３ｄ、３３ｅを有する。一方の面３３ｄはブッシュ３３をスリーブカバー３１に圧入する際のストッパ面として機能し、他方の面３３ｅは、このスリーブ組立体２１ｂをホルダ５１に固定する際のホルダ５１に形成されたリブ（図６参照）に対する当接面となる。すなわち、ブッシュ３３をスリーブカバー３１に圧入する際に、フランジ３３ｃの一方の面３３ｄがスリーブカバー３１の底面３１ｃに当接することで、ブッシュ３３の圧入が停止する。その際、ブッシュ３３のフランジ３３ｃと、スリーブカバー３１のフランジ３１ｆとが互いに嵌合して一体となり、その結果、面３１ｄと面３３ｅとを有し、厚さがｔ^(cover)＋ｔ^(bush)のフランジ４０（図２（ｂ）を参照）が形成される。後述する様に、この一体となったフランジがホルダ５１の開口５２、５３内に形成された溝５２ｄあるいは５３ｄに納まることでＴＯＳＡ２１、ＲＯＳＡ２２、とホルダ５１との相対位置が決定される。

図５は調芯部材２１ｃを示す断面図である。調芯部材２１ｃは第１部材３７と第２部材３８とを含む。両部材はいずれも金属製であり、例えばコバール^ＴＭ、ニッケルメッキした鉄、ステンレス等の、比較的熱伝導率の小さな金属材料により構成される。第１部材３７は、パッケージ２１ａをその内孔３７ｃに保持し、パッケージ２１ａのステム部に対してその底面３７ａが抵抗溶接、別名プロジェクションモールド、により固定される。また、第１部材３７の外周面３７ｂは、次に説明する第２部材３８の内面と接し、両部材はこの接触部分においてＹＡＧ溶接により固定されている。すなわち、第２部材３８の側部３８ａはその肉厚が薄い部分３８ｆを有しており、当該薄肉個所３７ｆにＹＡＧレーザ光を照射することで、第２部材３８の側壁３８ｆを溶融させ第１部材の側面３７ｂと溶接固定する。

第１部材３７に保護されるパッケージ２１ａも金属製であるので、第１部材３７を用いることなく第２部材３８とパッケージ２１ａのＹＡＧ溶接は可能である。しかしながら、パッケージ２１ａの側壁部の肉厚は通常非常に薄く、その様な個所にＹＡＧレーザによる溶接を行った場合には、穿孔を誘発しリークが生じてしまう。パッケージ２１ａは、その内部に搭載される半導体デバイスの長期信頼性を確保する面から、搭載領域は外界と遮断されていなければならない。パッケージ２１ａに穿孔を誘起しリークが生ずるのは、デバイスの信頼性を確保する面で論外である。十分な肉厚を有するパッケージ２１ａに対しては、この第１部材３７を用いる必要はない。

また、この第１部材３１の底部３７ｄの面積を大きくすることは、パッケージ２１ａの放熱特性を向上させる点で有効である。パッケージ２１ａ内には、ＴＯＳＡ２１の場合には発熱部品である半導体レーザが、ＲＯＳＡ２２の場合には、プリアンプ等が搭載される。特に半導体レーザはその発光特性の温度依存性が大きい素子であるので、パッケージ２１ａに第１部材３７の様な放熱構造を備えることは、半導体レーザの性能を維持する上で効果的である。

第２部材３８は、側部３８ａと底部３８ｂとを有し、当該側部３８ａと底部３８ｂとで、パッケージ２１ａおよび第１部材３７を収納する空間３８ｅを形成している。空間３８ｅの内径は、第１部材３７の外径よりも僅かに大きく設定されている。図２（ａ）に示すスリーブ組立体２１ｂはこの第２部材３８の底部３８ｂ上に搭載される。第２部材３８を第１部材３７の外周面３７ｂ上でスライドさせることで、スリーブ組立体２１ｂ、特に、スタブ３４の一端面３４ａ、すなわち結合ファイバ３５の端面と、パッケージ２１ａ内に搭載された光デバイスとの間の、光軸に垂直な方向（Ｚ方向）の調芯を行うことができる。前述の様に、第２部材３８の側面の肉薄部３８ｆと第１部材３７とを、このＺ調芯終了後にＹＡＧ溶接により固定する。

第２部材の底部３８ｂの中央部、すなわちスリーブ組立体２１ｂと光デバイスとを結ぶ光軸が通過する部分は、その内面がざぐられて凹部３８ｃが形成されており、当該凹部３８ｃに光アイソレータ３９が固定されている。アイソレータ３９は、パッケージ２１ａ内の、例えば半導体レーザから出射した光が結合ファイバ３５の端面で反射された後、再び半導体レーザに戻って、雑音源となることを阻止する。アイソレータ３９が凹部３８ｃに搭載されているので、このＴＯＳＡ２１の光軸方向の長さが短縮されている。

第２部材３８の底部３８ｂの外面３８ｆは平坦に加工され、また、その中央部には光軸が通過する開口３８ｄが形成されている。この平坦面３８ｆ上をスリーブ組立体２１ｂに含まれる、スタブ３４、スリーブ３２、およびブッシュ３３の端面がスライドして、光軸と垂直な面（ＹＺ−面）内での調芯を行うことができる。調芯後にブッシュ３３の端部に形成されているフランジ３３ｂを、当該平坦面３８ｆに対してＹＡＧ溶接して、スリーブ組立体２１ｂと調芯部材２１ｃとを接続する。

次に、かかるＴＯＳＡ２１、ＲＯＳＡ２２をトランシーバ１に組み込むためのホルダ５１の構造について説明する。

図６（ａ）は一方向から俯瞰したホルダ５１の斜視図、図６（ｂ）は他の方向からの俯瞰図、図７（ａ）は正面図、そして図７（ｂ）は図７（ａ）に示された線Ｉ−Ｉに沿った水平断面図である。

ホルダ５１は金属メッキされた樹脂製の部品であって、スリーブ組立体２１ｂ、２２ｂをそれぞれ保持する切り込み５２、５３を有する中央部５１ａと、この中央部５１ａの両側にあって、ホルダ５１をトランシーバ１のフレーム１１に組み込むための柱５１ｆ、５１ｇを有する側部５１ｂ、５１ｃとで構成さる。切り込み５３は、一対の壁５３ａ、５３ｂで囲まれた馬蹄形の断面を有し、その一対の壁５３ａ、５３ｂの内側面に沿って馬蹄形の断面を囲む様に一対のリブ５３ｃ、５３ｅ、及びこれらリブ５３ｃ、５３ｅに挟まれた溝５３ｄが設けられている。ＴＯＳＡ２１のスリーブカバー３１とブッシュ３３のそれぞれのフランジ３１ｆ、３３ｃが組み合って形成されるフランジ４０は、この溝５２ｄに納まり、フランジ４０の両端面３１ｄ、３３ｅがそれぞれリブ５３ｃ、５３ｅに当接されて、ＴＯＳＡ２１をホルダ５１に固定する。同時に、このＴＯＳＡ２１の光軸に沿った方向の位置も自動的に決定される。このことは、スリーブカバー３１がフレーム１１のレセプタクル１１ｃ内に突き出す長さも決定されることを意味する。

図７（ａ）に示す様に、切れ込み５３は馬蹄形を有する。すなわち、最広部の幅ｄ_１ ^(OSA)に対して、馬蹄形の根元の幅ｄ_２ ^(OSA)が狭く設定されている。このため、一度この切れ込み５３にセットされたＴＯＳＡ２１、は容易に切れ込みから外れることはない。なお、ＴＯＳＡ２１をこの切れ込み５３にセットする際には、ホルダ５１が樹脂で形成されているため、切れ込みを形成する一対の側壁５３ａ、５３ｂは、その弾性力により切れ込みの幅ｄ_２ ^(OSA)を広げつつセットすることができる。以上の説明では、主にＴＯＳＡ２１とホルダ５１との組合せについてのものであるが、ＲＯＳＡ２２とホルダ５１との組合せ構造についても、切り込み５２、一対の壁５２ａ、５２ｂ、リブ５２ｃ、５２ｅ、および溝５２ｅについて同様の説明が為される。

図８（ａ）は、ＴＯＳＡ２１（あるいはＲＯＳＡ２２）がホルダ５１に組みつけられた時の様子を示し、特にホルダ５１の切り込み部の拡大図である。ＴＯＳＡ２１では、スリーブカバー３１とブッシュ３３とが一体となっており、それぞれのフランジ３１ｆ、３３ｃが一体となってフランジ４０を形成している。この一体化したフランジ４０が、ホルダ５１の切り込み５３を形成する壁５３ａ、５３ｂ中にあるリブ５３ｃ、５３ｅで形成される溝５３ｄ中にセットされている。

図８（ｂ）はＴＯＳＡ２１、ＲＯＳＡ２２をホルダ５１に組み込んだ様子を示す斜視図である。ホルダ５１の上面には、ＴＯＳＡ２１、ＲＯＳＡ２２それぞれの光軸と平行で、断面が三角形状のリブ５２ｆ、５３ｆが形成されている。また、これらリブ５２ｆ、５３ｆの先端は、光軸に交差する方向に延び断面が矩形の他のリブ５１ｄに接続する。このホルダ５１が固定される上カバー１２の内面に、このリブ５１ｄを受納する溝１２ｃが形成されている（図１２）。リブ５１ｄをカバー１２の溝１２ｃに係合させることで、ホルダ５１のカバー２１に対する位置を自動的に決定することができる。

ホルダ５１の両端部５１ｂ、５１ｃには柱５１ｆ、５１ｇが形成されている。また、ホルダ５１の中央部５１ａの略中央には、それぞれのＴＯＳＡ２１、ＲＯＳＡ２２に対して形成されている壁５２ｂ、５３ｂの間が切り欠かれている。図９を参照すると、前者の柱５１ｆ、５１ｇはフレーム１１の内側面に形成されている凹部１１ｉに係合する。後者の切り欠きについては、ホルダ５１をフレーム１１に搭載する際に、フレーム１１上のＴＯＳＡ２１、ＲＯＳＡ２２を隔てる壁がこの切り欠きを貫通する様にして、ホルダ５１がフレーム１１に取り付けられる。これによりホルダ５１はフレーム１１に対してその位置が決定される。

図９（ａ）から図１２は、以上の様にして組立られたＴＯＳＡ２１、ＲＯＳＡ２２を組み込んだ光トランシーバ１の製造工程を示す一連の図である。この光トランシーバ１は、いわゆるＧＢＩＣ^ＴＭ（Giga-Bit Interface Converter）規格に準拠する外観を有し、その前方側に開口した光レセプタクル１１ｃにはＳＣ型光コネクタが挿入される。

まずＴＯＳＡ２１、ＲＯＳＡ２２が組み付けられたホルダ５１をフレーム１１に対して組み付ける。既に説明した様に、ホルダ５１の両側部５１ｂ、５１ｃに備えられている柱５１ｆ、５１ｇをフレーム１１の内側部に形成された凹部１１ｉにはめ込む。同時に、ホルダ５１の中央部５１ｃの切り込みが二つのレセプタクル１１ｃを区画する中央隔壁を貫く様にセットされる。フレーム１１の底部であってホルダ５１に対応する個所に、ホルダ５１の馬蹄形の切り込み５２、５３の開口部を補う様に鞍部１５２、１５３が形成されており、当該鞍部にも二つのリブ、１５２ｃ、１５２ｅ及び当該リブに挟まれた溝１５２ｄが形成されている。ＴＯＳＡ２１側にも同様にリブ１５３ｃ、１５３ｅ、溝１５３ｄが設けられている。ホルダ５１をフレーム１１にセットすると、ＴＯＳＡ２１、ＲＯＳＡ２２のフランジ４０は、その全周でこれらの溝に収納される。

また、ＴＯＳＡ２１、ＲＯＳＡ２２のフレーム１１内へのセットに先立って、両サブアセンブリのパッケージ２１ａ、２２ａには、リードピン２１ｄ、２２ｄを囲む様に金属製のブラケット２１ｅ、２２ｅが予め取り付けられている。

次に、回路基板１３をトランシーバ１の後方側から滑らせる様にフレーム１１の第２部位１１ｂにセットする。回路基板１３としては周知のガラスエポキシ基板、セラミック基板等を用いることができる。回路基板１３を保持する機構として、フレーム１１の内側壁にはラッチ機構１１ｆが、前方側の隔壁には溝１１ｇが形成されている。ラッチ機構１１ｆを両側に押し広げつつ、回路基板１３の先端を溝１１ｇに挟みこみ、回路基板１３を前方側に押し込むことで、基板１３の側辺に形成された凹部にラッチ機構１１ｆが係合し基板１３の取り外しが阻害される。基板１３の後端にはコネクタ１３ｃが、また基板１３上には電子回路が予め形成されている。

回路基板１３を所定個所にセットした後、ＴＯＳＡ２１、ＲＯＳＡ２２からのリードピン２１ｄ、２２ｄを基板１３上の所定パターンに半田接続する。同時に、ＴＯＳＡ２１、ＲＯＳＡ２２から伸びだしているブラケット２１ｅ、２２ｅもこれら所定パターンの外側に形成されたパターンに、リードピン２１ｄ、２２ｄを囲む様に半田接続される。ブラケット２１ｅ、２２ｅはこの様に、ＴＯＳＡ２１、ＲＯＳＡ２２の金属製部品（パッケージ２１ａ、調芯部材２１ｃ、ブッシュ３３）を回路基板１３上に接地して、その接地電位を強化する。また、ブラケット２１ｅ、２２ｅはパッケージ２１ａ、２２ａに直接接続されているので、パッケージ２１ａ、２２ａの放熱効果も高める作用がある。

ＴＯＳＡ２１内の半導体レーザを駆動する駆動回路ＩＣ１４、およびＲＯＳＡ２２からの信号を増幅する増幅ＩＣ１５は回路基板１３の裏面側に搭載されている。回路基板１３の表面側において当該搭載個所の反対側の箇所１３ｂは広く開放されている。当該開放個所１３ｂにヒートシンク１４ｂ、１５ｂを設置し、例えばシリコーン製の熱伝導シートを介してこのヒートシンクを上カバー１２に接触させることで、ＩＣ１４、１５の放熱効果を高めている。回路基板１３としてガラスエポキシ基板やセラミック基板を用いた場合には、これら材料の熱伝導率がさほど大きくないため、裏面側に搭載されたＩＣ１４、１５の放熱が効率よく行えない場合がある。そのため、回路基板１３の裏面側と表面側の熱伝導を高める目的で、内部に金属を充填したビアホールを高密度でこの搭載個所に形成しておくことが効果的である（図１０（ａ））。図１０（ｂ）は、回路基板１３をセットした状態の光トランシーバ１を底面側から俯瞰した図である。回路基板１３の裏面側でリードピン２１ｄ、２２ｄ、およびブラケット２１ｅ、２２ｅを半田接続するために、フレーム１１の底面は広く開放されている。また、上記ＩＣ１４、１５は、熱伝導シートを介して下カバー１６にも放熱される。

ＩＣ１４、１５の上記放熱機構は、これらＩＣ１４，１５をポッティング樹脂等で回路基板上に直接封止する実装形態を採用した場合には特に効果的である。この様な封止形態を用いる場合には、ＩＣ１４、１５の上面に対して直接放熱機構を設けるのは難しく、回路基板１３を介する放熱に限定されてしまう。回路基板１３上に放熱のための導電パターンを設け、当該パターンを延長してヒートシンク等に接触させる２次元的な放熱機構に加えて、回路基板１３の裏面側に放熱機構を設ける本発明の３次元的な構成は、さらに効果的な放熱が実現できる。

図１１（ａ）は、上の様に組立てられたトランシーバ１に対して上カバー１２をセットする様子を示している。上カバー１２は金属製であり、例えばニッケルメッキした銅などを用いることができる。既に説明した様に、ＩＣ１４、１５からの熱は効果的に上カバー１２にも伝えられるので、上カバー１２を構成する材料は良熱伝導体であることが好ましい。上カバー１２の前方側には複数の切れ込み１２ｄ、１２ｅが形成されており、この切れ込み１２ｄ、１２ｅがレセプタクル１１ｃを形成する両側壁、及び中央隔壁に形成された溝１１ｄ、１１ｅにはめ込まれる。また、上カバー１２は、トランシーバ１の低面側から一本のビスにより固定される。

最後に、下カバー１６をフレーム１１に対してはめ込む。下カバー１６には前方側に一本の爪１６ａが、側面に一対のラッチ１６ｂが形成されている。下カバー１６の後方側をフレーム１１に形成されている孔にはめ込み、その後、前方側の爪１６ａとラッチ１６ｂをフレーム１１の最先端中央部の孔１１ｊ、および外側壁の突起１１ｋに係合させることで、下カバー１６をフレーム１１に対して組み付ける。この様に下カバー１６はフレーム１１に対してビスを用いることなく組立てられる（図１１（ｂ））。

図１２は上カバー１２の内面の様子を示している。レセプタクル１１ｃの奥壁に相当する個所に、ホルダ５１の上面に形成された突起５１ｄと係合する溝１２ｃが、上カバーを横切る様に形成されている。また、回路基板１３の開放部１３ｂに対応する領域にはその厚さが厚い領域１２ｂが広く形成されている。これは、トランシーバ１に使用されるＩＣ等１４、１５の種類によってはその搭載位置が確定されないため、種々のＩＣに対応させるために肉厚領域１２ｂを広く形成したものである。同じ外形を有する光トランシーバ１であっても、その通信距離の違いにより搭載するＩＣ１４、１５、半導体レーザ、あるいは、増幅回路で消費される電力が異なることから、広い領域で上カバー１２を肉厚にして、これら仕様の異なるトランシーバに対しても同一の上カバーを用いることを可能にしている。また、広い領域を肉厚にすることにより熱伝導特性をも向上させることができる。なお、この上カバー１２は、フレーム１１に対してビスにより最終的に固定され、中央部の突起１２ｆ内にこのビスを受けるネジ溝が切られている。

図１３は、以上の様に製造された光トランシーバ１の完成図である。金属製の上カバー１２、下カバー１６、フレーム１１により回路基板１３上の電子回路はシールドされ、トランシーバ１の外部に対してはレセプタクル１１ｃとコネクタ１３ｃのみが露出している。コネクタ１３ｃについては主基板上のコネクタと係合するために、このコネクタ１３ｃから雑音電波が漏洩することはない。一方、光レセプタクル１１ｃはトランシーバ１のみならず、このトランシーバ１が搭載されるシステム機器に対しても、当該機器外部に向けてそのレセプタクルを露出することになる。したがって、当該レセプタクル１１ｃからの雑音電波の漏洩が最も問題となるが、本発明に係るスリーブ組立体２１ｂ、２２ｂの構造においては、その先端のスリーブカバー３１が樹脂製であり、当該スリーブカバー３１のみがレセプタクル１１ｃ内に露出することになるので、スリーブカバー３１を介する雑音電波の漏洩が効果的に抑えられる。

さらに、スリーブカバー３１、スリーブ３２が絶縁体であるので、レセプタクル１１ｃに挿入される光コネクタが帯電している場合であっても、その静電気がスリーブ組立体２１ｂを介してトランシーバ１内部に伝えられることはない。トランシーバ１の内部電子回路、および半導体レーザ、フォトダイオード等の光デバイス等の静電破壊耐電圧を高めることができる。また、以上の効果を、特別の構造を備えることなく、単にスリーブカバー３１とブッシュ３３との間で一体となる様なフランジ４０を形成し、当該フランジ４０をホルダ５１で位置決めするのみで実現している。製造の面で付加的な工程、構造を設けることなく、従来と同様の工程で光トランシーバを製造することが可能である。

図１は、本発明に係る光トランシーバの組立図である。 図２（ａ）は、本発明に係る光サブアセンブリの側面図であり、図２（ｂ）は同光サブアセンブリの横断面図である。 図３は、本発明に係るスリーブ組立体の横断面図である。 図４（ａ）は、本発明に係るスリーブカバーの横断面図であり、図４（ｂ）は同ブッシュの横断面図である。 図５は、本発明に係る調芯部材（第部材、第部材）の組立の様子を示す横断面図である。 図６（ａ）は本発明に係るホルダの一方向からの俯瞰図であり、図６（ｂ）は他の方向からの俯瞰図である。 図７（ａ）は本発明に係るホルダの正面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）におけるI−I線に沿ったホルダの断面図である。 図８（ａ）は、ホルダと光サブアセンブリを組立た時の両者の接続部を拡大した断面図であり、図８（ｂ）は、ホルダと光サブアセンブリを組立た時の様子を示す俯瞰図である。 図９（ａ）は、光アセンブリを組み付けたホルダをフレームに設置する時の製造工程を示す図であり、図９（ｂ）は、回路基板をフレームに組み付ける時の様子を示す製造工程図であり。 図１０（ａ）は回路基板上にヒートスプレッダを貼り付けた時の様子を示す製造工程図であり、図１０（ｂ）は回路基板の裏面側から俯瞰した製造工程図である。 図１１（ａ）は、上カバーをフレームに組み付ける時の様子を示す図であり、図１１（ｂ）は同下カバーをフレームに組み付ける時の様子を示す図である。 図１２は上カバーの内面を示す図である。 図１３は本発明に係る光トランシーバの完成図である。

符号の説明

１…光トランシーバ、１１…フレーム、１１ｃ…レセプタクル、１２…上カバー、１３…回路基板、１３ｃ…電気コネクタ、１４…駆動回路、１５…増幅回路、１６…下カバー、２１…送信光サブアセンブリ（ＴＯＳＡ）、２２…受信光サブアセンブリ（ＲＯＳＡ）、２１a、２２a…パッケージ、２１b、２２b…スリーブ組立体、２１c、２２c…調芯部材、３１…スリーブカバー、３２…スリーブ、３３…ブッシュ、３４…スタブ、３５…結合ファイバ、４０…フランジ、５１…ホルダ、５２、５３…切り込み、１５２、１５３…鞍部

Claims (3)

1. 半導体光素子を搭載するパッケージとスリーブ組立体とを含む光サブアセンブリにおいて、
   前記スリーブ組立体は、スリーブと、当該スリーブの一端を保持する金属製ブッシュと、当該スリーブの前記一端に保持されたスタブと、当該スリーブの他端および当該ブッシュの一端を保護する樹脂製のスリーブカバーとを含み、
   前記スリーブカバーの外周面および前記ブッシュの外周面には、それぞれ個別のフランジが設けられており、これら個別のフランジが組み合って一つのフランジを構成しており、
   前記ブッシュは、互いに異なる内径を有する第１の部位と第２の部位を有し、
   前記スリーブは、前記スリーブを該ブッシュの第１の部位に圧入することにより該ブッシュに取り付けられており、
   前記スリーブが該ブッシュの第１の部位に圧入される前において、該ブッシュの第１の部位の内径は、前記スリーブの外径よりも小さく、
   該ブッシュの第２の部位の内径は、前記スリーブの外径よりも大きい、ことを特徴とする光サブアセンブリ。
2. 前記スリーブカバーは、互いに異なる内径を有する第１の部位と第２の部位とを有し、
   前記ブッシュは、前記ブッシュの第２の部位を前記スリーブカバーの第１の部位に圧入することにより前記スリーブカバーに取り付けられており、
   前記ブッシュが前記スリーブカバーに取り付けられる前において、該スリーブカバーの第１の部位の内径は、前記ブッシュの第２の部位の外径よりも小さい、
   請求項１に記載の光サブアセンブリ。
3. 前記ブッシュは、前記ブッシュの第１の部位の外周面であって前記ブッシュの第２の部位との境界に第１のフランジを有し、
   前記スリーブカバーの第１の部位が第２のフランジを構成し、
   該第１のフランジおよび該第２のフランジが組み合って前記一つのフランジを構成している、
   請求項２に記載の光サブアセンブリ。

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